【正文】 如果上述三種能力都較差，那將永遠(yuǎn)沒(méi)有人知道他是一個(gè)多么能干的人！一個(gè)有能力的工程師不應(yīng)該害怕在提出自己的方案時(shí)遭到失敗的可能性。在這個(gè)過(guò)程中，我們要經(jīng)歷幾個(gè)階段，在對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)后，在返回到前面的階段。敘述某種需要和隨后要解決的問(wèn)題之間有著明顯的區(qū)別。諸如彎曲和拉延這類(lèi)金屬加工過(guò)程需要采用延展性材料。人們期望著工程師在利用這些不是很多的數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)靜載荷與動(dòng)載荷、兩維應(yīng)力狀態(tài)與三維應(yīng)力狀態(tài)、高溫與低溫以及大零件與小零件進(jìn)行設(shè)計(jì)。這些試驗(yàn)應(yīng)該采用與零件有著相同的熱處理，表面光潔度和尺寸大小的試件進(jìn)行，而且試驗(yàn)應(yīng)該在與零件使用過(guò)程中承受的載荷完全相同的情況下進(jìn)行。 彎曲應(yīng)力幅為：=== MPa式中： W— 抗彎斷面系數(shù)，—15[3]計(jì)算得W= = === 式中： — 45號(hào)鋼彎曲對(duì)稱(chēng)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限， =270 MPa； — 正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，—5[3]按鍵槽查得 =，按配合查得 =，故取=； — 表面質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)車(chē)削加工，—8[3]查得=； — 尺寸系數(shù)，—11[3]查得 =； — 平均應(yīng)力折算系數(shù)，—13[3]查得 =。 b. 安全系數(shù)校核計(jì)算：由于采煤機(jī)截割部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱(chēng)循環(huán)的彎應(yīng)力,轉(zhuǎn)矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)的剪應(yīng)力。tg(22014′46″)=1305 N花鍵傳動(dòng)附加力:Po=＝＝10625N式中：— 花鍵分度圓直徑?。?6 mm3. 求支反力：RAY==2133 N RBY== 1136 NRAX== 1025N RBX== 454 NRAO==1604N RBO==734NRA=＝＝4287NRB=＝＝1962N4. 作彎矩和扭矩圖：齒輪的作用力在水平平面的彎矩圖：(—1)MCx==72 Nm齒輪作用在垂直平面的彎矩圖：(—2)MCy==191 Nm由于齒輪作用力在C截面作出的最大合成彎矩：= =227 Nm由于R0作用而作出的彎矩圖：(—3)MC0= =574Nm 則截面C的最大合成彎矩為：MC= +MC0= 227+574= 801Nm作轉(zhuǎn)矩圖（—4）: T1= 340 Nm5. 軸的強(qiáng)度校核：a. 確定危險(xiǎn)截面：根據(jù)齒輪軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，扭矩圖，截面C處的彎矩最大，且有齒輪配合與漸開(kāi)線花鍵引起的應(yīng)力集中，故屬危險(xiǎn)截面。用圖1314[3]分配變位系數(shù)。：：=== === 1. 計(jì)算接觸應(yīng)力：小輪：=ZB (3—8)大輪：=ZD (3—9)式中：— 使用系數(shù)，見(jiàn)表13181[3]、表13182[3]原動(dòng)機(jī)工作特性示例及表13183[3]工作機(jī)工作特性示例，=。所以 Z1,Z2齒面接觸強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。采煤機(jī)在運(yùn)行中，各種參數(shù)如電壓、電流、溫度、速度等均可檢測(cè)和顯示。由于液壓牽引采煤機(jī)制造精度要求高，在井下易被污染，因而維修困難，使用費(fèi)用高，效率和可靠性較低的缺點(diǎn)，各采煤大國(guó)都在大力研發(fā)并發(fā)展電牽引采煤機(jī)。行走機(jī)構(gòu)是直接移動(dòng)采煤機(jī)的裝置，它分為鋼絲繩牽引、鏈牽引及無(wú)鏈牽引三種。同時(shí)，還引進(jìn)了國(guó)內(nèi)尚缺的綜采工作面三機(jī)或單機(jī)，如俄羅斯薄煤層K103型、用于急傾斜的AK1型綜采機(jī)和英國(guó)安德森420型爬底板采煤機(jī)、美國(guó)3LS3E電牽引采煤機(jī)。目 錄前言 11 采煤機(jī)行走部 3 采煤機(jī)行走部設(shè)計(jì)總體方案 3 采煤機(jī)主要參數(shù) 3 采煤機(jī)行走機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)方式的總體設(shè)計(jì)方案 32行走部傳動(dòng)總設(shè)計(jì) 6 行走部電動(dòng)機(jī)的選擇 6 行走部傳動(dòng)比分配 63 行走部零件的初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 8 8，Z2初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 8 行走部齒輪Z3，Z4的初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 15 行走部二級(jí)行星齒輪Z5，Z6，Z7的初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 23 行走部軸的校核及軸承壽命計(jì)算 30 行走部Ⅰ軸的初步設(shè)計(jì)、校核及軸承壽命計(jì)算 30 行走部II軸的初步設(shè)計(jì)及校核及軸承壽命計(jì)算 363. 2. 3 二級(jí)行星輪軸初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核及軸承壽命計(jì)算 403. 2. 4 二級(jí)行星架支承軸承計(jì)算 43結(jié)論 45致謝 46參考文獻(xiàn) 47附錄A 48附錄Ｂ 52前言我國(guó)和世界其他主要采煤國(guó)家一樣，20世紀(jì)50年代采煤機(jī)械化尚處于開(kāi)發(fā)和探索階段。在仿制的基礎(chǔ)上，研制和發(fā)展了MLS3型系列、MAX型系列和AM500型系列。行走驅(qū)動(dòng)裝置用來(lái)驅(qū)動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)牽引速度的調(diào)節(jié)。電牽引采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：1) 具有良好的牽引特性。當(dāng)某些參數(shù)超過(guò)允許值時(shí)，便會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)可以自行切斷電源。1. 計(jì)算齒根應(yīng)力： （3—5）式中：，— 使用系數(shù)，動(dòng)載荷系數(shù)同齒面接觸強(qiáng)度中的值取 — 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)， — 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，；— 齒根應(yīng)力的基本值，；2. 計(jì)算齒根應(yīng)力的基本值: （3—6）式中：— 載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)， ；— 載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)， ； — 重合度系數(shù)， =+=；— 螺旋角系數(shù)， 當(dāng)=00時(shí)，=1。— 動(dòng)載系數(shù)，由圖13114[3]查得KV=；— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)，見(jiàn)表13199[3]=++ b===++=— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，見(jiàn)表131102[3]查得 ；— 小輪及大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù)，見(jiàn)表131104[3]。6. 齒輪的幾何尺寸：：========1. 計(jì)算接觸應(yīng)力：行星輪：=ZD (3—15)式中：— 使用系數(shù)，見(jiàn)表13181[3]、表13182[3]原動(dòng)機(jī)工作特性示例及表13183[3]工作機(jī)工作特性示例，=?，F(xiàn)對(duì)截面C進(jìn)行強(qiáng)度校核。 彎曲應(yīng)力幅為：=== 30 MPa式中 ：W— 抗彎斷面系數(shù)，—15計(jì)算的W= = 133 m3由于是對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力=0= = =式中： — 20Cr鋼彎曲對(duì)稱(chēng)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限， =375 MPa；— 正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，按鍵槽查得 =，按配合查得 =，故取=；— 表面質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)車(chē)削加工，—8[3]查得=；— 尺寸系數(shù)，—11[3]查得 =；剪應(yīng)力幅為：=== MPa式中： WP—抗扭斷面系數(shù)，—15[3]計(jì)算的W= == m3=== 式中：— 20CrMnTi的扭轉(zhuǎn)疲勞極限，—1[3]查得= 215 MPa；— 剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，按鍵槽查得 =，按配合查得 =；，— 同正應(yīng)力；— 平均應(yīng)力折算系數(shù)，—13[3]查得 =S= == —4[3]可知，[ S ]= ~ 故S [ S ]，該軸D截面是安全的?！?[3]可知，[ S ]= ~ 故S [ S ]，該軸C截面是安全的。這表明，如果零件將要承受彎曲載荷，那么就應(yīng)該進(jìn)行彎曲載荷的試驗(yàn)。而設(shè)計(jì)中所能利用的數(shù)據(jù)通常是從簡(jiǎn)單的拉伸試驗(yàn)中得到的，其載荷是逐漸加上去的，有充分的時(shí)間產(chǎn)生應(yīng)變。在選用抗磨損、抗侵蝕或者抗塑性變形的材料時(shí)，硬度通常是最主要的性能。要解決的問(wèn)題是比較具體的。因此，我們可以先綜合系統(tǒng)中的幾個(gè)零件，對(duì)它們進(jìn)行分析和優(yōu)化，然后再進(jìn)行綜合，看它們對(duì)系統(tǒng)其他部分有什么影響。事實(shí)上，偶然的失敗肯定會(huì)發(fā)生的，因?yàn)槊恳粋€(gè)真有創(chuàng)造性的設(shè)想似乎總有失敗或者批評(píng)伴隨它。如果一個(gè)技術(shù)能力很強(qiáng)的人在上述三種表達(dá)方式中的某一種能力較差，他就會(huì)遇到很大的困難。設(shè)計(jì)工作是一個(gè)反復(fù)進(jìn)行的過(guò)程。例如，對(duì)食品包裝機(jī)械進(jìn)行改進(jìn)的需要，可能是由于噪音過(guò)大、包裝重量的變化、包裝質(zhì)量的微小的但是能夠察覺(jué)得出來(lái)的變化等表現(xiàn)出來(lái)的。延展性材料的重要性在于它是材料冷變形性能的衡量尺度。這就是說(shuō)，設(shè)計(jì)人員通常只能利用那些公共發(fā)表的屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度和延伸率等數(shù)據(jù)資料。設(shè)計(jì)任何機(jī)械零件的理想情況為，工程師可以利用大量的他所選用的這種材料的強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 b. 安全系數(shù)校核計(jì)算：由于惰輪不傳遞扭矩，所以彎矩引起脈動(dòng)循環(huán)的彎應(yīng)力?，F(xiàn)對(duì)截面D進(jìn)行強(qiáng)度校核。tgα1=3192.4．計(jì)算CB傳動(dòng)的中心距變位系數(shù)和嚙合角5．計(jì)算CB傳動(dòng)得變位系數(shù)=用圖1314[3]校核，在許用區(qū)內(nèi)，可用。：。將以上系數(shù)帶入（3—3）式得：將以上結(jié)果帶入（3—1）、（3—2）得：： （3—4）式中：— 計(jì)算齒輪的接觸極限應(yīng)力；— 試取齒輪的接觸疲勞極限；=1650MPa =1500MPa— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，工作壽命1萬(wàn)小時(shí)計(jì)算見(jiàn)圖13126[3]查得 ；— 潤(rùn)滑劑系數(shù)，—速度系數(shù)，—粗糙度系數(shù)，見(jiàn)表131108[3] 持久強(qiáng)度： ；— 工作硬化系數(shù)， =1 =1— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)， .=將以上系數(shù)帶入（3—4）式得：4．計(jì)算安全系數(shù)：= = = = = = — 最小安全系數(shù)，見(jiàn)表131110[3]，取=1。7) 有完善的檢測(cè)和顯示系統(tǒng)。液壓牽引，液壓調(diào)速行走部是利用容積式液壓傳動(dòng)的調(diào)速特性來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速性能的行走部，具有無(wú)級(jí)調(diào)速特性，且換向、停止、過(guò)載保護(hù)易于實(shí)現(xiàn)，便于根據(jù)負(fù)載變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速，保護(hù)系統(tǒng)比較完善；但是其缺點(diǎn)是效率低，油液容易污染，致使零部件容易損壞，使用壽命較低。1 采煤機(jī)行走部 采煤機(jī)行走部設(shè)計(jì)總體方案 采煤機(jī)主要參數(shù)搖臂回轉(zhuǎn)中心距 4620 mm過(guò)煤高度 280 mm采煤高度 —適用傾角 ≤250機(jī)面高度 牽引力 326 KN牽引速度 0—總功率 312 KW左右截割功率 130KW牽引功率 52 KW 采煤機(jī)行走機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)方式的總體設(shè)計(jì)方案采煤機(jī)行走部包括行走機(jī)構(gòu)和行走驅(qū)動(dòng)裝置兩部分。80年代初期，引進(jìn)了采煤機(jī)的整體（如英國(guó)AM500型）和關(guān)鍵零部件（如德國(guó)EDW300型）的制造工藝技術(shù)，補(bǔ)充了我國(guó)發(fā)展大功率采煤機(jī)的不足。1950年，吉林蛟河煤礦首先引進(jìn)使用前蘇聯(lián)KM1型截煤機(jī)，實(shí)際上這是一種深截盤(pán)（—）的煤層掏槽機(jī)械。并在廣泛吸收國(guó)外幾種采煤機(jī)長(zhǎng)處的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)煤田條件，自行設(shè)計(jì)了具有彎搖臂和無(wú)鏈牽引的MG行系列，同時(shí)也研制了一批適用與破碎頂板、大傾角、薄煤層等困難條件下的中功率采煤機(jī)。按調(diào)速傳動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)，分別稱(chēng)為機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引。可在采煤機(jī)前進(jìn)時(shí)提供牽引力，使機(jī)器克服阻力移動(dòng)；也可在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，向電網(wǎng)反饋電能。綜合上面行走機(jī)構(gòu)和行走驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)的表述，在本次設(shè)計(jì)中，主要采用了電牽引、齒輪—銷(xiāo)軌式無(wú)鏈牽引的設(shè)計(jì)方案。將以上系數(shù)帶入（3—6）式得：將以上結(jié)果帶入（3—5）得：： （3—7）式中： — 計(jì)算齒輪的彎曲極限應(yīng)力，；— 試取齒輪的齒根彎曲疲勞極限，==210MPa；— 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取=；— 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)；見(jiàn)圖13155[3]查得 — 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，見(jiàn)圖13157[3]查得=；— 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，見(jiàn)圖13158[3]查得=— 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，由表131119[3]得=。 取 取 .0— 節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值?！?動(dòng)載系數(shù)，由圖13114[3]查得KV= ，— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)，見(jiàn)表13199[3]，行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比小于或等于1時(shí)，取 ==1；— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，見(jiàn)表131102[3]查得 ；— 節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值，；— 小輪及大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù)，見(jiàn)表131104[3]。b. 安全系數(shù)校核計(jì)算：由于采煤機(jī)截割部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱(chēng)循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)的剪應(yīng)力。6. 軸承壽命計(jì)算：軸承A（煤壁側(cè)）選用進(jìn)口NJ212E型，Cr＝535 kNLhA＝（）＝（）＝191644h式中：PA— 軸承所受實(shí)際動(dòng)載荷，　PA＝RA 。：軸承選用進(jìn)口22317E型，Cr＝308kNLh＝（） 式中：P — 軸承所受實(shí)際動(dòng)載荷，　P＝R；— 行星輪與軸相對(duì)轉(zhuǎn)速，?。?460()= rpmLh＝（）＝24452 h3. 2. 4 二級(jí)行星架支承軸承計(jì)算扭矩計(jì)算：T＝＝＝21780N如果零件將要承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合載荷，那么就應(yīng)該進(jìn)行彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合載荷的試驗(yàn)。到目前為止，還必須利用這些數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)每分鐘承受幾千次復(fù)雜的動(dòng)載荷的作用的零件，因此機(jī)械零件有時(shí)會(huì)失效是不是為奇的概括的說(shuō)，設(shè)計(jì)人員所遇到的基本問(wèn)題是，不論對(duì)于哪一種應(yīng)力狀態(tài)或者載荷情況，都能利用通過(guò)簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)并將其與零件的強(qiáng)度聯(lián)系起來(lái)。有幾種可供選用的硬度試驗(yàn)方法，采用哪一種方法取決于最希望測(cè)量的材料特性。如果需要干凈的空氣，要解決的問(wèn)題可能是要降低發(fā)電廠煙囪的排塵量，或者是降低汽車(chē)排出的有害氣體。分析和優(yōu)化都要求我們建立或者做出系統(tǒng)的抽象模型，以便對(duì)此進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。從一次失敗中可以學(xué)到很多東西，只有不怕遭受失敗的人們才能夠取得最大的收獲。因此，一個(gè)優(yōu)秀的工程師除了掌